اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات282
تعداد نشریات سازمان80
تعداد شماره‌ها3,262
تعداد مقالات36,058
تعداد مشاهده مقاله55,187,787
تعداد دریافت فایل اصل مقاله94,186,280
خائفی, فروغ, حسین پور, علیرضا, متقیان, حمیدرضا. (1399). اثرکوتاه مدت کاربرد بیوچار لجن فاضلاب برقابلیت استفاده و جزءبندی سرب در خاک آهکی آلوده. سامانه مدیریت نشریات علمی, 34(4), 501-513. doi: 10.22092/ijsr.2021.352675.570
فروغ خائفی; علیرضا حسین پور; حمیدرضا متقیان. "اثرکوتاه مدت کاربرد بیوچار لجن فاضلاب برقابلیت استفاده و جزءبندی سرب در خاک آهکی آلوده". سامانه مدیریت نشریات علمی, 34, 4, 1399, 501-513. doi: 10.22092/ijsr.2021.352675.570
خائفی, فروغ, حسین پور, علیرضا, متقیان, حمیدرضا. (1399). 'اثرکوتاه مدت کاربرد بیوچار لجن فاضلاب برقابلیت استفاده و جزءبندی سرب در خاک آهکی آلوده', سامانه مدیریت نشریات علمی, 34(4), pp. 501-513. doi: 10.22092/ijsr.2021.352675.570
خائفی, فروغ, حسین پور, علیرضا, متقیان, حمیدرضا. اثرکوتاه مدت کاربرد بیوچار لجن فاضلاب برقابلیت استفاده و جزءبندی سرب در خاک آهکی آلوده. سامانه مدیریت نشریات علمی, 1399; 34(4): 501-513. doi: 10.22092/ijsr.2021.352675.570

اثرکوتاه مدت کاربرد بیوچار لجن فاضلاب برقابلیت استفاده و جزءبندی سرب در خاک آهکی آلوده

پژوهش های خاک
مقاله 6، دوره 34، شماره 4، اسفند 1399، صفحه 501-513    اصل مقاله (517.81 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijsr.2021.352675.570
نویسندگان
فروغ خائفی* 1؛ علیرضا حسین پور2؛ حمیدرضا متقیان3
1دانشجوی‌ دکتری‌ گروه علوم ‌خاک، دانشگاه ‌شهرکرد
2استاد گروه‌ علوم ‌خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
3دانشیار گروه ‌علوم ‌خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
چکیده
اخیراً برای کاهش سمیت فلزات سنگین، استفاده از بیوچارها به دلیل پایداری بیشتر نسبت به ماده اولیه آن، مورد توجه قرار گرفته است. مدیریت لجن فاضلاب به عنوان یک ماده آلی مؤثر در کشاورزی و همچنین حاوی مواد آلاینده از جمله فلزات سنگین، یکی از چالش­های محققین در این زمینه است. تبدیل لجن فاضلاب به بیوچار یکی از روش­هایی است که می­تواند این ماده را به محصولی مفید در کشاورزی تبدیل کند. فلزات سنگین به شکل­های مختلف در لجن فاضلاب وجود دارد که تا حد زیادی قابلیت زیست­فراهمی آن­ها را تعیین می­کند. تبدیل آن به بیوچار می­تواند زیست فراهمی فلزات سنگین را تغییر دهد. هدف از این مطالعه، مقایسه اثر لجن فاضلاب و بیوچارهای[H1]  آن بر قابلیت استفاده و جزء­بندی سرب در خاک آهکی آلوده (افزودن100 میلی گرم بر کیلوگرم سرب محلول به خاک و دو هفته انکوباسیون) بود. این پژوهش به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد.[H2]  بعد از یک هفته انکوباسیون قابلیت هدایت الکتریکی، اسیدیته، سرب محلول و قابل استفاده، همچنین اجزا سرب با روش تسیر در تیمارها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بررسی نشان داد که قابلیت هدایت الکتریکی خاک در همه تیمارها نسبت به شاهد افزایش داشت. اسیدیته در تیمار لجن فاضلاب، کاهش (3/1تا5/5 درصد) و در تیمار بیوچارها در هر دو دما [H3] افزایش یافت. بیشترین افزایش در تیمار 4% بیوچار 600 (97/5 %) مشاهده شد. مقدار کل سرب در همه تیمارها افزایش، غلظت سرب قابل استفاده در تیمار لجن فاضلاب افزایش (2/8 %در تیمار 4%) و در تیمار بیوچارها کاهش (6/7 % در تیمار 4%بیوچار 600) یافت. کاربرد بیوچار در مقایسه با لجن فاضلاب باعث تغییر در جزءبندی سرب از حالت زیست فراهم به شکل­های پایدارتر شد. بیشترین افزایش مقدار سرب نسبت به شاهد در جزء پیوند شده با ماده آلی (36/43% تا 4/80 %) مشاهده شد. نتایج پژوهش نشان داد که بیوچارها به دلیل افزایش اسیدیته، افزایش سطح ویژه یا تغییر در گروه­های عاملی سطحی باعث توزیع مجدد جزبندی و کاهش قابلیت استفاده سرب در خاک شوند.



 [H1]توضیح دهید در چه حرارت هایی تهیه شد.




 [H2]تیمارها را بنویسید




 [H3]کدام دما ها؟
کلیدواژه‌ها
دمای گرماکافت؛ فلزات سنگین؛ زیست‌فراهمی؛ ماده آلی
عنوان مقاله [English]
Short-Term Effect of Sewage Sludge Biochar on Availability and Fractionation of Pb in a Contaminated Calcareous Soil
نویسندگان [English]
فروغ khaefi1؛ Alireza Hosseinpur2؛ Hamidreza Motaghian3
1PhD Student, Dept. of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahrekord University
2Professor, Dept. of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahrekord University
3Associate Professor, Dept. of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahrekord University
چکیده [English]
Conversion of sewage sludge (SL) to biochar is one of the methods that can convert this material into a useful product in agriculture. Heavy metals are present in various forms in SL, which largely determine their bioavailability. Converting SL to biochar can alter the bioavailability of heavy metals. The aim of this study was to compare the effect of SL and its biochar on the availability and fractionation of lead (Pb) in a contaminated calcareous soil (100 mg.kg-1 pb as solution added to soil and incubate for 2 weeks).  This research was performed as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications[H1] . After one week of incubation, EC and pH, soluble and available Pb, as well as Pb fractionations in the soil samples were studied by the Tessier method. The results showed that the EC of the soil increased in all treatments compared to the control. pH decreased in SL treatment (1.3% to 5.5%) and increased in biochar treatment at both temperatures[H2] . The highest increase was observed in the treatment of 4% B600 (5.97%). The total amount of Pb increased in all treatments, the available Pb in SL treatment increased (8.2% in 4% treatment) and decreased in biochars treatment (7.6% in 4% B600 treatment). Application of biochar compared to SL changed the fractionation of Pb from the bioavailability to more stable forms. The highest increase in Pb content compared to the control was bonded to the organic matter fraction (43.4% to 80.4%). The results of this research showed that, due to increased pH, specific surface area, or change in surface functional groups, biochar can re-distribute Pb fractions and reduce Pb availability in soil.



 [H1]تیمارها را بنویسید.




 [H2]این دو درجه حرارت را بنویسید.
کلیدواژه‌ها [English]
Bioavailability, Heavy metals, Organic material, Pyrolysis temperature
مراجع
  1. Bogusz, A., and P. Oleszczuk. 2018. Sequential extraction of nickel and zinc in sewage sludge-or biochar/sewage sludge-amended soil. Sci. Total Environ. 636 :927–935
  2. Chen, T., Y. Zhang, H. Wang, W. Lu, Z. Zhou, and Y. Zhang. 2014. Influence of pyrolysis temperature on characteristics and heavy metal adsorptive performance of biochar derived from municipal sewage sludge. Bioresour. Technol. 164:47-54.
  3. Dai, S., H. Li, Z. Yang, M. Dai, X. Dong, X.Ge, M. Sun, and L. Shi. 2018. Effects of biochar amendments on speciation and bioavailability of heavy metals in coal-mine-contaminated soil. Hum Ecol Risk Assess 24(7):1887-1900.
  4. Devi, P., and A. Saroha. 2014. Risk analysis of pyrolyzed biochar made from paper mill effluent treatment plant sludge for bioavailability and eco-toxicity of heavy metals. Bioresour. Technol 162:308–315.
  5. Fang, S., D. C.W. Tsang, F. Zhou, W. Zhang, and R. Qiu. 2016. Stabilization of cationic and anionic metal species in contaminated soils using sludge-derived biochar. Chemosphere. 149:263-271.
  6. Figueiredo, C., J. Chagas, J. Silva, and J. Ferreiro. 2019. Short-term effects of a sewage sludge biochar amendment on total and available heavy metal content of a tropical soil. Geoderma  344 : 31–39.
  7. Hongbo, L.i., D. Xiaoling, B. Evandro, M. Letuzia, C. Yanshan, and Q. Ma. Lena. 2017. Mechanisms of metal sorption by biochars: Biochar characteristics and modifications. Chemosphere. 178: 466-478.
  8. Hu, Y., G. Chen, M. Yan, and L. Han. 2016. Distribution and contamination hazards of heavy metals in solid residues from the pyrolysis and gasification. JRST. 13:87-96.
  9. Huang, H. and Z. Yuan. 2016. The migration and transformation behaviors of heavy metals during the hydrothermal treatment of sewage sludge. Bioresour. Technol. 200:991-998.
  10. Hoyt, P.B., and M. Nyborg. 1971. Toxic metal in acid soil: 2. Estimation of plant available manganese. Soil Sci. Soc. Am. Pro. 35: 141-144.
  11. Iglesias, M., E. Marguí, F. Camps, and M. Hidalgo. 2018. Extractability and crop transfer of potentially toxic elements from Mediterranean agricultural soils following long-term sewage sludge applications as a fertilizer replacement to barley and maize crops. J.Waste Manag. 75:312–318.
  12. Jin, J., Y. Lia, J. Zhang, S. Wu, Y. Cao, P. Liang, J. Zhang, M. Hung, M. Wang, S. Shand, and K.Christie. 2016. Influence of pyrolysis temperature on properties and environmental safety of heavy metals in biochars derived from municipal sewage sludge. J. Hazard. Mater. 320: 417–426.
  13. Kabata-Pendias A. and H. Pendias.  2001. Trace Elements in Soils and Plants. Third Ed. CRC Press. Boca Raton. London. 331p.
  14. Kabiri, P., H.M. Motaghian, and A. R. Hosseinpur. 2019. Effects of walnut leaves biochars on lead and zinc fractionation and phytotoxicity in a naturally calcareous highly contaminated soil. Water, Air, Soil Pollut: 230:263.
  15. Karimi, F., G. Rahimi, Z. Kolahchi, A. Khademi, and J. Nezhad. 2019. Using Industrial Sewage Sludge-Derived Biochar to Immobilize Selected Heavy Metals in a Contaminated Calcareous Soil. Waste Biomass Valorization. 11: 2825–2836.
  16. Khalid, N., M. Hussain, H.S. Young, M. Ashraf, M. Hameed, and R. Ahmad. 2018. Lead concentrations in soils and some wild plant species along two busy roads in Pakistan. B.E.C.T. 100:250-258.
  17. Lindsay, W.L., and W.A. Norvell. 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42: 421-428.
  18. Liu, T., B. Liu, and W. Zhang. 2014. Nutrients and heavy metals in biochar produced by sewage sludge pyrolysis: Its application in soil amendment. Pol. J. Environ. Stud. 23: 271-275.
  19. Loeppert, R.H., and D.L. Suarez. 1996. Carbonate and gypsum. In: Sparks D.L. (ed.) Methods of Soil Analysis. S.S.S.A. Madison. pp. 437-474.
  20. Mohan, D., K. Abhishek, A. Sarswat, M. Patel, P. Singh, and C.U. Pittman. 2018. Biochar production and applications in soil fertility and carbon sequestration–a sustainable solution to crop-residue burning in India. RSC Advances 8:508-520.
  21. O'Connor, D., T. Peng, J. Zhang, D.C.W. Tsang, D. S. Alessi,  Z. Shen, N.S. Bolan, and D. Houa.2018.  Biochar application for the remediation of heavy metal polluted land: A review of in situ field trials.  Science of the Total Environment 619–620 : 815–826.
  22. Oliveira, F.R., A.K. Patel, D.P. Jaisi, S. Adhikari, H. Lu, and S.K. Khanal. 2017. Environmental application of biochar: Current status and perspectives. Bioresour. Technol. 246:110-122.
  23. Penido, E.S., G.C. Martins, T.B.  Matos, L. Mendes, C.A. Melo, I.R. Guimarães, and L.R. G. Guilherme. 2019. Combining biochar and sewage sludge for immobilization of heavy metals in mining soils. Ecotoxicol. Environ. Saf. 172 326–333.
  24. Protano, G., F. Baroni, L. Antonello, D. Lella, A. Mazzoni, and F. Nannoni. (2019). How do properties and heavy metal levels change in soils fertilized with regulated doses of urban sewage sludge in the framework of a real agronomic treatment program? J. S. S. 20: 1383–1394.
  25. Randolph, P.  R.R. Bansode, O.A. Hassan, Dj. Rehrah, R. Ravella, M.R. Reddy, D.W. Watts, J.M. Novak,  and M. Ahmedna. 2017.  Effect of biochars produced from solid organic municipal waste on soil quality parameters.  J. Environ. Manage 192: 271-280
  26. Rashid, I., G. Murtaza, Z. Ahmad, and M. Farooq. 2018. Effect of humic and fulvic acid transformation on cadmium availability to wheat cultivars in sewage sludge amended soil. Environ. Sci. Pollut. Res. 25:16071-16079.
  27. Racek, J., J. Sevcik, T. Chorazy, J. Kucerik, and P. Hlavinek. 2020. Biochar–Recovery Material from Pyrolysis of Sewage Sludge: A Review. Waste Biomass Valorization. 11:3677–3709.
  28. Rhoades, J.D. 1996. Salinity: electrica conductivity and tota dissolved Solids. In: Sparks D.L. (e.d). Methods of Soil Analysis. S. S. S. A. J. Madison 417-435.
  29. Sparks D.L. 1996. Methods of Soil Analysis. Part 3-Chemical Methods. Wisconsin. 1309.
  30. Sposito, G., L.J. Lund, and A. Chang. 1982. Trace metal chemistry in arid-zone filde soil amended with sewag sludge. I. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb in solid phases. S. S. A. J. 46: 260-264.
  31. Sumner, M.E., and P.M. Miller. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficient. In: Sparks D.L. (ed.). Methods of Soil Analysis. S. S. S. A. J. Madison 1201-1230.
  32. Tang, X.Y., Y.G. Zhu, Y.S. Cui, J. Duan, and L. Tang. 2006. The effect of ageing on the bioaccessiblity and fractionation of cadmium in some typicaly soils of China. Environ. Int. 32:682-689.
  33. Tessier, A., P.G.C. Campbell, and Bisson M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Anal. Chem. 51: 844–851.
  34. Thomas, G.W. 1996. Soil pH and Soil acidity. In: Sparks D.L. (ed.), Methods of Soil Analysis. S. S. S. A. J. Madison 475-490.
  35. Yang, X., J. Liu, M. Kim, H. Huang, K. Lu, X. Guo, L. He, X. Lin, L. Che, Z. Ye, and H. Wang. 2016. Environ effect of biochar on the extractability of heavymetals (Cd, Cu, Pb, and Zn) and enzyme activity in soil. Environ. Sci. Pollut. Res. 23:974-984.
  36. Yang, G., G. Zhu, H. Li, X. Han, J. Li, and Y. Ma. 2018. Accumulation and bioavailability of heavy metals in a soil-wheat/maize system with long-termsewage sludge amendments. J IntegrAgric. 17:1861–1870.
  37. Yuan, X., L. Leng, H. Huang, X. Chen, H. Wang, Z. Xiao, Y. Zhai, H. Chen, and G. Zeng. 2015. Speciation and environmental risk assessment of heavy metal in bio-oil from liquefaction /pyrolysis of sewage sludge. Chemosphere 120:645–652.
  38. Yue, Y., L.Cui, Q.Lin, G. Li, and X. Zhao. 2017. Efficiency of sewage sludge biochar in improving urban soil properties and promoting grass growth. Chemosphere 173: 55-556.
  39. Wang, H., X. Yang, L. He,K. LU, K.  Muller, k. McGrouther, S. Xu, X. Zhang, J. Li, H. Huang, G. Yuan, G. Hu, and X. Liu. 2018. Using Biochar for Remediation of Contaminated Soils. P. 763-783. Twenty Years of Research and Development on Soil Pollution and Remediation in China.
  40. Zhao, Y., L. Zhao, Y. Mei, F. Li, and X. Cao. 2107. Release of nutrients and heavy metals from biochar-amended soil under environmentally relevant conditions. Environ Sci Pollut Res 25: 2517–2527.
  41. Zhao, M., Y. Dai, M. Zhang, C. Feng, B. Qin. W. Zhang, N. Zhao, Y. Li, Z. Ni, Z. Xu, D. Tsang, and R. QIU. 2020. Mechanisms of Pb and/or Zn adsorption by different biochars: Biochar characteristics, stability, and binding energies. Sci. Total Environ. 717:136894.
  42. Zheng, R., Z. Chen, C. Cai, B. Tie, X. Liu, B.J. Reid, Q. Huang, M. Lei, G. Sun, and E. Baltrėnaitė. 2015. Mitigating heavy metal accumulation into rice (Oryza sativa L.) using biochar amendment-a field experiment in Hunan, China. Environ. Sci. Pollut. Res.  2:11097-11108.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 947
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,045


counter
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب